science >> Wetenschap >  >> Fysica

Wat beïnvloedt de slingsnelheid van een slinger?

Een slinger is een eenvoudig apparaat dat bestaat uit een gewicht dat hangt aan een touw, draad, metaal of ander materiaal dat heen en weer zwaait. Pendels zijn gebruikt in grootvaderklokken en dergelijke om tijd te houden. Wetenschappelijke principes bepalen wat de slingeringsnelheid van de slinger beïnvloedt. Deze principes voorspellen hoe een slinger zich gedraagt ​​op basis van de kenmerken.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

De zwaartekracht, de massa van de slinger, lengte van de slinger arm, wrijving en luchtweerstand hebben allemaal invloed op de swing-snelheid.

Motion

Trek een slinger naar achteren en laat hem los. Je kunt de slinger alleen laten slingeren, of in het geval van een klok laten zwaaien met de versnellingen. Hoe het ook zij, het principe van periodieke beweging beïnvloedt de slinger. De zwaartekracht trekt het gewicht of de bob naar beneden terwijl het zwaait. De slinger gedraagt ​​zich als een vallend lichaam, beweegt in een gestaag tempo naar het midden van de beweging en keert dan terug.

Lengte

De swing rate, of frequentie, van de slinger wordt bepaald door de lengte . Hoe langer de slinger, of het nu een draad, metalen staaf of draad is, hoe langzamer de slinger zwaait. Omgekeerd geldt hoe korter de slinger hoe sneller de swingsnelheid. Dit is een absoluut principe dat altijd zal werken, ongeacht het type ontwerp. Op grootvaderklokken met lange slingers of klokken met kortere slingers, hangt de swingsnelheid af van de lengte van de slinger.

Amplitude

Amplitude verwijst naar de hoek van de swing, of hoe ver de slinger slingert. Een rustende slinger heeft een hoek van 0 graden; trek hem halverwege rustend en evenwijdig aan de grond terug en je hebt een hoek van 45 graden. Start een slinger en u bepaalt de amplitude. Experimenteer met verschillende startpunten en je ontdekt dat de amplitude de swing rate niet beïnvloedt. Het kost de slinger evenveel tijd om terug te keren naar het beginpunt. Eén uitzondering betreft een zeer grote hoek, een die verder gaat dan elke redelijke swing voor een klok of een ander apparaat. In dat geval wordt de swing-snelheid beïnvloed als de slinger sneller gaat.

Massa-score

Een factor die de swingsnelheid niet beïnvloedt, is het gewicht van de bob. Verhoog het gewicht op de slinger en de zwaartekracht trekt gewoon harder, waardoor het extra gewicht gelijk wordt. Zoals School for Champions opmerkt, is de zwaartekracht op een vallend voorwerp hetzelfde, ongeacht de massa van het object.

Luchtweerstand /wrijving

In een toepassing in de praktijk heeft luchtweerstand invloed de swing rate. Elke swing ondervindt die weerstand en het vertraagt ​​de swing, hoewel het misschien niet genoeg is om tijdens één swing te worden opgemerkt. Wrijving vertraagt ​​ook de swing. Als de slinger zwaait op basis van de traagheid van de eerste release, zal deze uiteindelijk tot stilstand komen.

Sympathieke vibratie

De swingsnelheid van een slinger wordt aangepast wanneer deze in de buurt van een andere slinger wordt geplaatst. Dit fenomeen wordt sympathetische vibratie genoemd. De slingers passeren beweging en energie heen en weer. Deze overdracht zorgt er uiteindelijk voor dat de slingeringsnelheid van een slinger identiek is aan die van de andere slinger.